高速列车车体维修特点及发展趋势_高速列车车体的发展

2020-02-28 其他范文下载本文

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高速列车车体维修特点及发展趋势

班级：成铁代培学号：无姓名：何赛

一高速列车维修特点及发展趋势

高速列车维修是高速铁路系统综合保障工程中的重要组成部分，是提高车辆效率，提高可用性，安全运输，降低寿

1.大量采用高新技术.以德国汉堡动车段为例，该动车段能在60 h内完成412 m长整列ICE动车组的维修保养和整备工作，具有先进的维修技术和设备.①车载微机诊断系统，通过远程无线通信技术将运行中检测到的故障信号传输给动车段，提前做好维修准备；②建立三层维修工作面，在下部，内部和顶部同时作业；③具有轨道桥的架空轨道，便于走行部的检查与更换；④具有气垫走行装置的轮对和转向架更换设备；⑤真空排污处理系统和自动化清洗装置；⑥自动检测轮对踏面裂纹，磨损和不圆度的诊断设备；⑦控制和管理整个维修过程的微机信息系统等。

2.系统工程的维修观点.首先对高速列车寿命周期成本(LCC)进行研究；其次把技术，财物，管理等各方面的因素综合起来进行全面管理；另外利用系统工程理论对高速列车可靠性，维修性和可用性进行研究.对高速列车的各环节(草拟，设计，制造，安装，运用，维修和更新等)进行综合分析.此外还要进行信息反馈以便制造部门改进设计。

3.设计中对维修做全面考虑.要求高速列车具有良好的维修性，即列车出现故障时，容易修理和便于维护的能力。为此在可维修性方面要使设计和运用成为一体化(图1).图1 换件修.设计，运用一体化的可维修性设计框图

4.维修制度更趋合理.高速列车维修制度主要框架仍采用计划预防修制，但正在不断扩大实施状态监测和检修以及。

5.维修停时大为缩短，利用率大大提高.当前世界各国高速列车在大修时均采用整列入库的全新维修模式，例如德国ICE列车每年平均运行里程高达50万km，其维修停留时间可不足3天.在故障维修时也有良好的设备，例如法国TGV列车更换一根车轴仅需1 h左右，更换一个非动力转向架，不超过1.5 h.二高速列车的可靠性技术和维修性

可靠性是部件在一定的条件下，在规定的时间内，能够满足该部件性能要求的概率.产品设计是保证其使用可靠性的重要阶段，从产品投入运用以后，从可靠性的观点来看，主要表现为维修性，其定义为“在规定的条件下，并按规定的程序和手段实施维修时，产品在规定使用条件下，保持或恢复执行规定功能状态的能力”.对高速列车而言，也就是在列车发生故障时容易修理和方便维护的性能。由于高速列车是一个很复杂的可维修系统，对于各种部件和不同性质故障的维修性也有不同的具体要求，但均应满足下述共性的要求。1.高速列车维修性设计的定性要求：①良好的可达性：维修时接近维修部位的难易程度；②提高标准化和互换性程度：高速列车零部件的标准化，互换性和通用化是维修性的重要要求；③具有完善的防差错措施和识别标记；④保障维修安全：维修活动时应避免人员伤亡或设备损坏；⑤检验诊断准确，迅速，简便；⑥重视贵重件的可修复性；⑦减少维修内容，降低维修技术要求；⑧符合维修人机工程要求：维修人机工程是研究维修作业人员的各种能力，如体力，感观力，耐受力，心理承受和人体尺寸等因素与机器之间的关系，以保证其持续工作的能力和维修效率。

2.高速列车维修性设计的定量要求：维修性定量指标很多，主要列举如下：维修度肘(t)，平均修复时间MTTR，最大修复时间MTTRmax预防维修周期MTBMpt，维修费用等。

三高速列车的寿命周期费用(LCC)和寿命确定

高速列车的机车车辆及其零部件作为产品，要求在相当长的时间间隔即其寿命周期内保证使用性能的可靠性，耐用性，无故障率和适修性。在经济上可以寿命周期费用LCC作为综合性的评定指标。

1.LCC定义

产品的寿命周期按GB6992的规定可分为五个阶段，即概念与定义，设计与研制，制造与安全，使用与维修和处理阶段.产品在其整个寿命周期中所耗费的费用总和就称为产品的寿命周期费用(Life Cycle Cost，缩写为LCC)。

2.LCC模型及其分配对于铁路部门而言，简单的LCC模型通常可分为三大部分，即LCC=AC+MC+OC。式中 AC——购置费，包括研制费，生产费及其他维修设备，文件，人员培训，备件等费用；

MC——维修费，包括预防维修和事故维修费；

OC——运营费，包括产品使用中的消耗性费用(电力，燃料，油水等)，人员劳务费，通信运输，使用保障的设备，设施及管理费等。

LCC分配，根据瑞典铁路的经验，购置费，运营费及维修费用在LCC中的比例大致各占1/3.应当指出，此处所说的购置费不仅是机车辆本身的购置费，还包括备件，维修设备等的购置费用。

3.关于寿命的确定方法

在理论上，机车车辆及其零部件的寿命指标可用概率分布来表征，该寿命概率的拟合分布一般相应于正态分布，与此有关的指标包括平均寿命(数学期望)和寿命的平均方差.实际上要确定产品的寿命并不简单，根据国外经验，车辆寿命的基本考虑是通过故障率，检修周期与寿命关系的浴盆曲线表示的.任何部件在使用后均有一个在设计，制造时未能预期的发生故障期间，称为初期故障期.克服了初期故障阶段，故障率就会在规定故障率以下，进入持续的稳定期.在稳定期间，故障仍会有偶然发生，称为偶然故障期.经过较长一段稳定期后，由于部件疲劳，磨耗等因素，又会导致故障上升，超过规定的故障率，这一时期称为磨耗故障期.车辆部件是由不同材料制造的，使用要求和制造工艺也不尽相同，因此它们的浴盆曲线也各不相同.在这些车辆部件的浴盆曲线上中，以低于规定故障率期间的长度称为寿命.在构成车辆的所有部件中，以寿命最长的部件，或者在功能和成本上起决定作用的部件，作为组装部件寿命的基础.将该基准部件寿命称为组装件的使用寿命。

在实际设计和评价机车车辆各零部件的寿命时，通常可按结构形式分为为机械和电气部分.并按耐用性的等级分成耐用零部件，非耐用零部件和易损(磨耗)零部件三类.①耐用零部件：例如车体，转向架构架，牵引电机，变压器等。这类部件的特征为在总造价所占的单价较高，外形尺寸较大，制造工艺复杂，在使用中不易磨损或老化.因此其平均寿命应不低于技术要求规定的报废前的机械平均寿命.②非耐用零部件，包括齿轮传动装置，弹簧，轮对等，其平均寿命一般相当于大修前的机械平均寿命.这类零部件的特征是转速高，载荷大，有较大的磨损，易更换.③易损零部件，包括各种阀门，制动磨耗件和橡胶件等，其特点是易于磨耗或老化，便于更换.其平均寿命相当于小修或中修周期。

上述部件寿命指标的确定原则是决定寿命周期费用中MC(维修费)的重要因素。目前，国外高速列车如TGV，ICE的设计寿命即耐用件的寿命约为30年，日本新干线列车(铝合金车体)的使用寿命已超过16年，疲劳试验寿命为26年，经适当补修后估计可达到36年之久。

四高速列车的故障状态及其影响

根据国外高速列车的运用经验，对故障分类如下：

1.重大事故主要有列车冲突事故，列车脱轨事故，列车火灾事故，车辆切轴事故，道口障碍事故及其他可能引起重大人身伤害的事故.在上述事故情况下，列车必须紧急制动停车处理。2.影响列车正常运行的故障(1)拖车故障对列车运行的影响

①制动故障：当少数车辆的制动装置发生故障时，应该显示并根据故障情况和对列车制动力的影响程度，使列车降速运行或限速运行到下一站停车时处理；严重故障由维修基地处理。

②拖车轴温故障：分为预告，报警(到限)和故障(超温)三级显示于列车乘务人员，当报警和故障时，应使列车降速或限速运行到下一站处理。(2)需要降功运行的动力车故障；

①网压波动，如下降到允许限值以下；

②辅助回路过流或接地；

③辅助逆变器过流；

④辅助或空气制动控制单元故障。3.其他故障

(1)拖车或动车车门故障显示，可采取手动应急措施；

(2)拖车空调，防滑器故障显示；

(3)动车通信故障，可自动切换；

(4)在下列情况下切换动力故障部分：

牵引动力制动控制故障；主逆变器和其他电气装置故障；速度传感器故障；空气压缩机等辅机故障。

五高速列车的维修制度

1.维修思想与维修制度维修实践需要一种思想观念作为指导，称之为“维修理想”.在一定维修思想指导下，制订出的一套规定与制度(维修计划，维修类别，维修方式，维修等级，维修组织，维修考核指标体系等)称之为“维修制度”。目前世界上的维修思想和制度可以分为两大体系，一个是在“预防为主”维修思想指导下，以磨损理论为基础的计划预防维修制；另一个是“以可靠性为中心”维修思想指导下，以故障统计理论为基础的预防维修制。计划预防修制的关键是确定装备及其主要零部件的修理周期，合理划分修理等级及修理周期结构，制定维修规程与规范。“可靠性为中心”的维修制度提出按照设备各机件的功能，功能故障，故障原因和故障后果来确定需要做的维修工作。

2.维修方式

维修方式是指对设备维修时机的控制.目前的维修方式有三种：定期维修(又称计划修)，视情维修(又称状态修)和事后维修(又称故障修)。

定期维修是以使用时间作为维修期限，关键是如何确定维修周期。

视情维修是按实际技术情况来确定维修时机，是在检查，测试期技术状况的基础上确定各机件的最佳维修时机。

事后维修是在机件发生故障后才进行修理，不控制维修时机。3.高速列车维修制度的特点

(1)计划预防修是当前各国高速列车维修的总体框架；

(2)在总体框架下有着灵活可变的维修体系，状态修占有较大比例，而实施状态修依靠的是计算机维修信息系统，先进的通讯手段和精密可靠的检测诊断设备等高科技的支撑；

(3)广泛实施换件修和集中修；

(4)严格寿命管理，对关键件严格执行到期报废或更换，以确保运输安全和舒适。4.高速列车检修周期

各国高速铁路根据各自的具体情况制定有本国的检修周期.例如日本新干线车辆采用的是定期预防维修制，都按一定的周期进行规定内容的检查，维修，由于采用了先进的故障诊断及检查设备，所以各修程规定的内容均以检查为主。检查周期的确定，要充分考虑车辆各部件故障发生的概率和工作方式.(1)转向架等走行部与运行公里有关；

(2)车体，空气系统，橡胶件等与时间有关；

(3)电子部件等与工作时间有关；

(4)接触器，继电器触头与动作次数有关。

如表1所示为日本新干线高速列车的定期检修要求。

表1

注：新近将对检修周期延长，架修延长至1.5年或60万km，大修延长至3年或120万km。除上述定期检修外，还有下述几种检查形式：

(1)运行检查：根据需要在列车运行时进行车辆动态检查和有关部件作用功能的检查；

(2)临时检查：在已发生故障或预测可能发生故障时的车辆检查；

(3)事后检查：包括前述各种故障情况的处理。

六高速列车的验收与试验、计算

1.验收内容与方式为保证高速列车运行的可靠性，在投入正式运用之前，必须通过各种试验检查。

高速列车的验收分为三种情形：

(1)对新设计车型的型式试验；

(2)对常规新造车辆或大修后车辆的例行检验；

(3)对新采用或检修后关键部件的检测。

验收内容主要包括外观检查和电气设备，列控设备，空气制动系统，转向架，气密性等检查.验收方式有仿真计算，关键部件和整车的室内试验，列车静置试验和线路运行试验等。

2.试验报告和计算资料

(1)试验报告必须包括下述主要试验：

①室内试验：车体和关键部件如转向架，牵引电机，齿轮传动系统，制动装置，主变压器和主变流器，控制系统，空压系统等性能检查；

②厂内运行试验：包括受电弓，牵引起动，制动和车辆动力学等性能试验；

③正线试验与试运行：包括牵引性能，动车控制性能和保护性能，动力制动，复合制动，纯空气制动，防滑装置，弓网关系，列车动力学性能和气动特性，振动和噪声测量，ATP和ATC性能等运行试验。

(2)计算资料至少应包括车体，转向架和关键部件的强度计算；牵引计算；制动能力，功率及其分配的计算；动力学计算.由设计制造部门根据计算结果提供用户必要的计算报告和图样资料。

七高速列车运用的现代化管理

1.现代化管理的目的和功能

高速列车现代化管理的核心是利用计算机监控，采用网络技术和数据库技术对车辆的运用，周转，维护和检修实施系统管理，同时也包括对乘务和维修设备，人员的调配和管理，以适应高速铁路安全可靠和高效率的要求.此外，还可向运用部门提供快捷，充实的向导信息。

2.系统组成高速铁道采用现代化的网络管理系统，即通过在各个工作点上的计算机联网，在此基础上，利用数据库技术，根据高速列车的特性和运输组织要求，运用逻辑，分析，计算，判断方法进行的系统管理。

通常在中央调度所内建立有中央局域网，按业务为单位建立数个子系统。通过中央局域网和各子系统的网络，在各子系统间实现信息交换。

以日本新干线为例，整个系统由以下几部分组成：

(1)运输计划系统该系统是支持高速铁路整体运输计划的，它由中央，车站，乘务段等系统组成.协助编制车辆和乘务人员的运用计划。

(2)运行管理系统这是支持列车行车管理的系统，由中央的运行管理系统和车站的行车管理系统组成，它们之间用专用线连接.当车辆发生故障或ATC发生故障时，发出信息后由中央调度员直接控制列车慢行(临时限速)。

(3)车辆管理系统是对车辆检修，故障数据，履历和车辆用零部件进行管理的系统.由中央系统进行整列编组的履历管理，车辆基地的数据库实施零部件的管理，在其间以线路相连接。

(4)作业管理系统该系统是根据运输计划系统编制的车辆使用及检修计划，制定在车辆基地内的具体作业内容，人员的配置，作业地点和时间的划分，以及与此相应的调车计划，实施进路控制。

在上述系统中，车辆管理系统的功能如下：

(1)车辆运用管理：包括车辆履历和日常运用状况的信息。(2)车辆检修管理：

①车轮镟修后的走行公里统计；

②零部件更换记录及检查项目指示；

③车辆故障和修理状况资料；

④主要消耗材料的消耗情况，使用期限统计；

⑤ATC检修资料；

⑥转向架部件(构架，主电动机，车轴)的运行工时和检修内容；

⑦轮轴检修管理；

⑧主要装备的部位，运行公里，检修内容。(3)统计分析

①故障统计；

②运转统计(列车数，运行公里，晚点时分等)；

③各铁路公司之间的列车交流统计。

八车辆基地

1.车辆基地分类

车辆基地的主要功能是车辆的定期维修，故障处理，车辆停留及整备清洗。

此外，根据高速列车的运用和检修特点，其车辆检修基地既要考虑整列编组的检修，也要考虑列车的到发及夜间作业。

按照国外经验，车辆检修基地基本上可按其作业内容分为下述三级维修机构：

①负责车辆日常检修和小范围定期检修的运用所；

②以车辆架修为主的维修所，同时也可承担车辆日常检修和定期检修的任务；

③高速动车段：担当长途和短途交路高速列车的运用管理，除承担车辆日常检修，定期检修和架修任务以外，应预留或具备有大修的设备条件.2.车辆基地布局和形态

高速列车车辆基地的位置选择应根据运用要求，结合城市规划，以紧靠高速车站为原则，力求布置紧凑，作业流畅，并充分预留发展的可能条件。

车辆基地的规模和设备按维修等级而异，其中运用所配属车组在10列以下，主要有日检，临修库设备；维修所配属车组在30列左右，除日检，临修外，应设有主检修库(架修)，修配车间，轮对踏面检修库等；动车段作为高速列车的综合维修基地，应较维修所具有更多的停留股道和联合车库(主检修库和修配车间组合)，控制中心等。

车辆基地的形态主要有两大类：

(1)直列式：基地规模及占用面积较大，列车到发停留线及检修线分别在基地的前面和后面，以减少车辆在基地内移动转线的次数，并有利于提高检修能力时扩大检修场地。(2)并列式：基地受用地面积制约，列车到发停留线与检修线平行设置，适合于10列以下小规模的车辆检修基地.车辆基地到发线的型式可分为梯子型，支线型和并用型.如前所述，基于高速列车的现代化管理，高速铁道全线的各车辆基地，无论其规模大小，均应设有计算机管理的网络系统，该局域网与以中央综合调度所为核心的中央管理网络可以直接连接在一起，也可由车辆部门建立一个独立的网络系统将所有车辆基地的局域网连接在一起后再与中央管理网络相连接。

高速车辆运行中的故障情况均由车载诊断系统通过无线传输向维修终端预报.高速列车在车辆基地内的所有作业过程，包括在基地内的转线，进出库，编组作业，车库大门开启，集便处理，外部清洗，外轮对诊断，定期检查，换件修，不落轮镟等，均处于一个计算机网络控制系统内.它还可分为生产调度，运转调度和技术管理等子系统；同时通过段控制中心联网后又与高速铁路系统调度中心连接.该系统可以通过在高速列车司机室内安装的三维定位装置，实时监控列车运行状态，将调度区间内各次列车的位置，速度间隔等信息实时传给段内的运转调度子系统；接收故障诊断信息并传给段内的技术管理子系统.从而为高速列车安全运用提供可靠的保证。

九维修设备

1.日常检修设备

(1)日常检修作业线，检查库和检查坑；

(2)电源及压力空气系统设备；

(3)给水，给油，给砂设备；(4)架线断路器及车顶检查台；

(5)ATC试验装置；

(6)其他附属设备。2.定期检修设备

(1)定期检修作业线，检查库和检查坑；

(2)电源及压力空气系统设备；

(3)给水，给油及清洗设备；

(4)架线断路器及车顶检查装置；

(5)ATC试验装置；